Isso acabou sendo uma Navalha de Occam: a explicação mais simples era verdadeira:
$ df -H
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
grad2:/u6/#username 247G 113G 121G 49% /u6/#username
Parece que tenho toneladas de espaço, certo? Bem, na verdade eu tenho uma cota nesse disco, que acabou sendo cheio:
$ quota
Disk quotas for user #username (uid #####):
Filesystem blocks quota limit grace files quota limit grace
grad2:/u6/#username
1698264 1700000 1700000 12742 0 0
Limpou alguns arquivos, fez o administrador aumentar a cota e viola: X11 funciona novamente. Por que razão não poderia ter uma mensagem de erro útil como "não pode iniciar o X11 porque a sua quota / disco está cheia"? Eu provavelmente perdi 5 horas com isso.